RH真空脱气循环炉工艺流程(共10页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上RH真空脱气循环炉工艺流程简介1 RH真空脱气循环炉工艺流程综述RH钢包台车在受包位接收由行车吊来的待处理钢水，受包后钢包台车开到保温剂投入位，加入铝渣，或直接开至真空槽下方的处理位置，由人工判定钢液面高度，随后顶升钢包至预定高度。进行测温、取样、定氧及测渣层厚度等操作。钢包被液压缸继续顶升，将真空槽的浸渍管完全浸入钢液，真空阀打开，真空泵启动。各级真空泵根据预先设定的抽气曲线进行工作。真空脱氢处理：在规定时间及规定低压条件下持续进行循环脱气操作，以达到脱氢的目标值。真空脱碳处理（低碳或超低碳等级钢水）：循环脱气将持续一定时间以达到脱碳的目标值。在脱碳过程中，钢水中的

2、碳和氧反应形成一氧化碳并通过真空泵排出。如钢中氧含量不够，可通过顶枪吹氧提供氧气。脱碳结束时，钢水通过加铝进行脱氧。钢水脱氧后，合金料通过真空加料系统加入真空槽。对钢水进行测温、定氧和确定化学成分。钢水处理完毕，真空阀关闭，真空泵系统依次停泵，同时真空槽复压，重新处于大气压状态，钢包下降至钢包台车。上升浸渍管自动由吹氩切换为吹氮。钢包台车开至加保温剂工位，吹氩喂丝并投入保温剂。钢包台车开到钢水接受跨，行车把钢包调运至连铸大包回转台。图1 RH真空脱气循环法系统流程图1.1 RH处理目的及功能RH脱气处理的主要目的是真空脱碳、脱气、脱氧、调节钢水温度和化学成份。 RH处理方法主要有本处理、轻处理

3、及顶枪吹氧脱碳处理等，具体见图3。从图中可看出不同的止理方法对应不同的RH处理功能，可以达到不同的冶金效果。RH本处理主要功能为脱氢、成份温度调整及促使夹杂物上浮；RH轻处理除了成份温度调整及促使夹杂物上浮功能外，可以通过先行脱碳的方式降低钢中的O，节约合金提高钢水的纯净度；顶枪吹氧功能主要是强制脱碳冶炼超低碳钢、吹氧化学升温及喷粉脱硫；对成份Ca有要求的钢种，RH通过喂CaSi丝对钢水进行改变夹杂形态的处理。RH真空精炼的冶金功能2 RH处理原理概述在RH真空处理装置中，钢液的真空脱气在一个砌有耐火砖衬的真空室中进行。真空室的底部有两个用耐火材料制成的可插入钢液中的插入管，将插入管插入钢液，

4、对真空室抽真空形成负差(真空槽内大约0. 67mbar时可使钢水上升1. 48m高度)，在大气压力的作用下使钢液由插入管进入真空室。当向其中一根插入管(上升管)中通入驱动气体(惰性气体Ar)，利用气泡泵的原理就能使钢包中的钢液上升，经真空室然后在重力的作用下从下降管回流入钢包而不断使钢水产生循环；同时，提升气体的另一个作用是使钢水在上升插入管内上升的过程中产生沸腾而大幅增加钢液与气相(上升插入管内钢水中的Ar气泡、真空室内的气体)的接触面积，由于气相中氢气、氮气的分压极低，溶解于钢液中的H、N便从钢液中逸出而进入气相。在钢水循环的过程中，非金属夹杂物由于浮力的作用而上浮，钢水的成分和温度场分布

5、得更加均匀，同时通过物料添加系统加入脱氧剂、脱硫脱磷剂、合金等使其具有脱氧、脱硫、脱磷，成分微调等多项冶金功能。3 保温技术传统RH处理过程的降温速度为1. 52. 5/min，处理过程总降温达到4060。为了补偿精炼的温度损失，必须提高初炼炉的出钢温度.过高的出钢温度不仅降低了初炼炉炉龄，也加剧了RH炉衬的侵蚀，缩短了炉衬寿命。为了提高RH作业率，采用各种炉体保温措施尽量减少处理温降，以达到提高炉衬寿命的目的。4 真空槽热补偿工艺RH精炼工艺过程是在真空槽内进行。真空槽是在钢壳内砌筑耐火隔热层和工作层。工作层为镁铬质耐火材料。真空槽砌好耐火砖后，要自然干燥进行养生后经810小时低温烘烤到20

6、0以上，就将真空槽移到待机位预热，再按加热曲线用预热枪烘烤24小时以上，将内衬表面温度升到1100左右，保温24小时。使耐火砖完成晶形转变，以防止镁铬砖基础结构性剥落。新砌筑的真空槽应缓慢升温。真空槽移至处理位时，用氧燃顶枪加热到1400后才能进行钢水处理。干燥和预热是两种不同的真空槽烘烤工艺，真空槽干燥烘烤工艺一般要求干燥总时间约为70小时、温度从常温20烘烤至300400，升温保温后可排出耐材表面和内部的结晶水，达到内衬干燥效果。真空槽预热烘烤除用于双槽交换作业时的保温(确保温度1100)外还用于真空槽干燥后上线处理前的升温预热烘烤，预热总时间约为22小时、温度从300400(或从常温20

7、)烘烤至1100。图1和图2分别是真空槽的干燥和预热烘烤曲线。真空槽一般在维修区烘烤到600,再吊到预热位用预热枪进行加热(有时候直接吊到预热位从室温开始预热),预热时间一般为几个小时到几天,预热温度可以达到1450,再根据生产需要调换到钢水处理位。预热枪烘烤装置由预热枪枪体、旋转装置、倾翻盖装置和点火枪装置组成。预热枪装置是由4层套管组成的枪体,内层通煤气、氧气和氮气,中间层通冷却水进水和回水,外层表面是钢管。4.1 在长时间未能进行钢水处理的情况下，要对槽体进行保温处理，维持槽温不低于1000，在真空处理前4小时，要将槽温加热到1400，才能进行钢水处理。使用氧燃烧嘴时，槽温变化情况如图1

8、所示。使用氧燃气枪在处理钢水，中国可用燃气进行加热，不用燃气时可吹氧强制脱碳和升温，在异常情况下用铝热法，加铝吹氧升温。当耐材表面温度达到1400时，处理期间完全看不到冷钢粘结。可适当降低转炉出钢温度，从而提高转炉钢水含氧量、改善转炉操作。这样就无需进行熔化冷钢作业和用钢水冲洗操作。有报告说，转炉出钢温度平均可降低28周。4.2 RH真空槽加铝提温真空槽内衬是由隔热砖和铬镁砖砌筑成。在处理钢水前应经过干燥、烘干、预热和加热，使耐材在升温过程中进行充分的晶形转变成稳定结构。真空槽内衬砖在1100左右就进行钢水真空处理，加入大量铝进行化学提温。其产生的直接后果就是钢渣中Al2O3量增加，侵蚀铬镁砖

9、基体，降低下部槽和浸渍管寿命。因此为了提高铬镁砖抗渣能力，必须严格控制CaO，Al2O3，SiO2含量。Al2O3会降低Cr2O3的熔点(见下图)。钢中含AL量高又会造成浇铸时水口堵塞，还损失大量的金属铝。4.3真空室内壁初温对钢水温度影响如上图可知，真空室预热温度对钢水温降影响较大。真空室预热温度从700上升到1300，真空室预热温度每提高100，钢水平均温度上升6。5 RH技术冶金功能的比较40多年来,RH精炼技术取得了巨大进展,由起初单一的脱气设备发展成为包含真空脱气、脱碳、吹氧脱碳、喷粉脱硫、温度补偿、均匀温度和成分等的一种多功能炉外精炼设备。5.1RH-O真空吹氧技术1969年德国蒂

10、森钢铁公司亨利希钢厂开发了RH-O技术,首次用钢质水冷氧枪从真空室顶部向真空室内循环着的钢水表面吹氧以强化脱碳冶炼低碳不锈钢,既缩短了冶炼周期又降低了脱碳过程中铬的氧化损失。但在工业生产中RH-O技术暴露出以下问题:氧枪结瘤严重,因氧枪动密封不良而使氧枪枪位无法调整。这些问题一时无法解决,而当时VOD精炼技术能较好地满足不锈钢生产的要求,所以RH-O技术未能得到广泛运用。5.2RH-OB真空吹氧技术1972年新日铁室兰厂根据VOD生产不锈钢的原理,开发了RH-OB真空吹氧技术。使用真空吹氧精炼技术可进行强制脱碳、加铝吹氧升高钢水温度、生产铝镇静钢等,减轻了转炉负担,提高了转炉作业率,缩短了冶炼

11、时间,降低了脱氧铝耗。RH-OB真空吹氧技术在20世纪80年代得到了较快发展,但也存在不足:吹氧喷嘴寿命低,降低了RH设备的作业率;喷溅严重,增加了RH真空室的结瘤,延长了清除结瘤及辅助作业时间,要求增加RH真空泵的能力。这些问题,阻碍了RH-OB真空吹氧技术的进一步发展。5.3RH-KTB真空吹氧技术1986年日本原川崎钢铁公司(现已和NKK重组为JEE公司)在传统的RH基础上,成功地开发了RH顶吹氧(RH-KTB)技术,将RH技术的发展推向一个新阶段。RH装置上采用KTB技术,在脱碳反应受氧气供给速率支配的沸腾处理前半期,向真空槽内的钢水液面吹入氧气,增大氧气供给量,因而可在O较低的水平下

12、大大加速脱碳。在钢中w(C)0.03%的高碳浓度区,KTB法的脱碳速率常数Kc=0.35,比常规RH法大;在钢中w(C)0.01%的范围内,主要由吹氧来控制脱碳反应,脱碳速度随着O的增加而增加;而在钢中w(C)0.01%下吹氧的意义就不大了。因此,使用RH-KTB法,转炉出钢钢水w(C)可由0.03%提高到0.05%,并可以用高碳铁合金代替低碳铁合金作为RH合金化的原料。应用RH-KTB技术,在KTB脱碳的同时,脱碳反应生成的CO气体在真空槽内二次燃烧放出热量,可补偿脱碳精炼中钢液的温度损失,可降低转炉的出钢温度;不需要延长精炼时间,可获得高的脱碳速度;在转炉出钢终点w(C)0.05%的情况下

13、冶炼超低碳钢,脱碳过程中不会发生强烈喷溅,减少了RH-OB工艺中的氩气的消耗;使用灵活,操作简便。虽然RH-KTB技术也有其不足之处(如增加了氧枪及其控制系统,要求真空室有更高的高度),但在现有的真空吹氧技术中仍不失为佼佼者。5.4RH-MFB多功能喷嘴技术1992年日本新日铁公司广畑厂在日本原川崎公司开发RH-KTB精炼技术之后,为降低初炼炉的出钢温度以及脱碳的需要,开发了多功能喷嘴的RH顶吹氧技术。其冶金功能与KTB精炼技术相近,另外可喷吹铁矿石粉以加速脱碳,还可在精炼过程中吹入一定量的天然气使之燃烧达到加热钢水的目的。5.5RH-PB法1987年新日铁名古屋厂研制成功RH-PB法12。它

14、利用RH-OB法真空室下部的吹氧喷嘴将粉剂通过OB喷嘴吹入钢液,进行脱气、脱硫以及冶炼超低磷钢的精炼。RH真空室下部一般有两个喷嘴,可以通过切换阀门改变为吹氧或喷粉。加铝可使钢水升温,速度达810/min,脱硫率能达70%80%;同时,还具有良好的脱氢效果,不会影响传统的RH真空脱氧能力,更无吸氮之忧。采用RH-PB法时,吹入并分布在钢水中的溶剂形成的溶渣颗粒具有很强的脱硫能力,提高了脱硫效率。因此使用少于传统方法中的熔剂也能达到很高的脱硫率。5.6RH-PTB喷粉法1994年日本住友金属工业公司和歌山厂研制开发了RH-PTB喷粉法。该法利用水冷顶枪进行喷粉,粉剂输送较流畅,喷嘴不易堵塞;不使

15、用耐火材质的浸入式喷粉枪,操作成本较低;无钢水阻力,载气耗量小。此法冶炼超低硫钢喷吹CaO-CaF2系粉剂,冶炼极低碳钢喷吹铁矿石粉剂。用RH-PTB法喷粉时,喷粉速度为100130kg/min,约喷吹10min。当CaO-CaF2粉剂用量为5kg/t时,可使钢中w(S)降到510-6以下;当用量为8kg/t时,可得w(S)=(1.32.9)10-6的超低硫钢,此时脱硫率大于90%。同时,钢中w(N)也由2010-6降到1510-6。喷铁矿粉时,喷粉速度为2060kg/min,喷吹约10min。喷粉后消除了一般RH中w(C)3010-6时脱碳的停滞现象,处理后w(C)可降到3010-6。5.7

16、MESID技术1994年比利时西德玛(SIDMAR)钢铁公司研制成功MESID技术,MESID喷枪用脉冲气流工作,从而减少氧气流对真空室内钢液面的影响。可向溶池表面喷吹用于脱硫的固体混合料,还可加热真空室的耐火材料或保温。6 RH精炼工艺方案中各设施须有机结合、紧凑布置真空循环脱气(RH)装置的设备是真空精炼装置中最庞大、最复杂、投资最大的一种。但由于其处期短、生产能力大、脱气效果好，仍然是目前大多数高生产率的氧气转炉车间首选的精炼设备。为了达大真空脱碳能力、缩短脱碳周期等目的，现在很多RH装置上加设了吹氧功能，形成了RHOB、RKTB、RHMFB、RHBTB。由于真空槽及浸渍管的寿命是影响设

17、备作业率、生产能力的关键因素，不断地对其进行了改进，由单槽到可快速更换的双槽、到整体真空槽吊出修砌。这一切都会对布置提出要求。一座现代化的RH一般应该包括:(l)工作真空槽和备用真空槽;(2)真空槽台车及真空槽更换系统;(3)真空槽及浸渍管修砌、维护、喷补系统;(4)工作和备用真空槽的煤气加热系统;(5)钢包顶升降或真空槽升降系统;(6)浸渍管循环用氮气供应、控制系统;(7)真空槽及浸渍管的冷却水、冷却气系统;(8)铁合金供应、输送、贮存系统;(9)铁合金称量及真空下加人系统;(10)真空管线、阀门及除尘系统;(11)真空泵及其测量、控制、维护系统;(12)真空泵蒸汽供应、控制系统;(13)真

18、空泵冷凝供水、水封及水循环处理系统;(14)吹氧枪及其升降、供氧控制系统;(15)测温、取样及窥视设备;(16)钢包台车或运送钢包的大转盘;(17)各种生产用小房(操作室、电气室、液压室等);(18)各种能介管线和桥架。一般大容量RH多为固定真空槽及其上部有关设备，而把钢包用台车送到真空槽下并顶升起来，使浸浸人钢水中，进行钢水真空处理。有一些真空处理操作周期较长，和快速的氧气转炉生产周期配合有困难。前有一些工厂采用了双钢包台车或大转盘代替钢包车，把钢包送到真空槽下的处理位置。由于双钢包台大转盘上有两个钢包位，一个在处理时另一个待处理的钢包就可以放到待用工位上:两包之间的操作间隔缩得很短，从而使

19、整个操作周期缩短，易于和转炉生产配合，对于车间的生产调度也有明显的好处。7 我国RH快速发展的现状和特点 由上表可见，1997-2007年间中国建设的RH装置台数几乎是1967-1997三十年累计总量的4倍，而2006-2007年建设台数几乎占我国全部RH装置的60，今后2-3年内仍将保持较快发展的势头。 分析这几年的发展，主要有如下特点: (1)数t的快速增长创中国冶金史新纪录 前面已提到中国近十年来，尤其是2006-2007年间出现了RH建设的高潮，这是中国冶金史前所未有的.初步估计2010年中国冷轧板产量将达8000万吨/年以上(2007年上半年约3000万吨包括涂层)，届时估计全国RH

20、装置可能将达60台左右. 这种快速发展的基本原因是源于流程结构优化与产品结构优化的需要，但同时也折射出中国在RH工程设计，设备制造，施工建设等方面的强大实力，更说明了中国钢铁企业对RH在钢铁制造流程优化与产品结构优化中作用的认同. (2)近几年新投运的RH多数为高效、多功能型的高水平装备 从真空室结构和布置上看，双真空室平移双工位的形式增多，装置作业率提高;采用多功能顶枪，使RH功能综合化;增大环流t、提高抽气能力以加快深脱碳速度，并提高综合生产效率;加上前面在发展历程中已提到过的工艺技术优化，备件、材料供应配套，大部分RH的实际能力或设计能力都达到了100万吨/年以上的水平，有利于投资成本与

21、生产成本的降低. (3)RH的工艺操作更加稳定，高精度控制的自动化水平不断提高。技术经济指标不断优化，新投产的RH装!在达产速度，生产运行的稳定性，提高钢水洁净度以及高速高效化等方面都有很大的进步，反映了我国RH整体水平在高速发展中有了大幅度的提高. （4)RH可基本立足于国内设计、制造、施工建设并顺利生产运行是几年来RH高速发展重要的特征之这些特点不仅是我国RH快速发展的保证，降低成本的重要促进因素，值得强调的是，它也是我国钢铁科技迈向国际先进水平的一个重要的标志.RH与高速板坯连铸、热、冷连轧一样都是钢铁技术与装备中的高难度课题，过去基本全部依靠进口，现在RH在近几年出现了高速发展，这是值得自豪的成绩.专心-专注-专业